在我继续进行操作系统开发研究的努力中，我已经在脑海中构建了一个几乎完整的图景。但有一件事仍让我困惑。
以下是基本的启动过程，据我所知:
1) BIOS/引导加载程序执行必要的检查，初始化所有内容。
2) 将内核加载到RAM中。
3) 内核执行其初始化并开始调度任务。
4) 当加载任务时，它被赋予一个虚拟地址空间，包括.text、.data、.bss、堆和栈。该任务“维护”其自己的堆栈指针，指向其自己的“虚拟”堆栈。
5) 上下文切换只需将寄存器文件（所有CPU寄存器）、堆栈指针和程序计数器推入某个内核数据结构，并加载另一个属于另一个进程的集合。
在这种抽象中，内核是一个“母”进程，在其中托管所有其他进程。我尝试在以下图表中传达我最好的理解：
问题是，首先这个简单模型正确吗?
其次，可执行程序如何知道它的虚拟堆栈呢？它是操作系统的工作来计算虚拟堆栈指针并将其放置在相关CPU寄存器中吗？剩余的堆栈簿记由CPU推和弹出命令完成吗？
内核本身有自己的主堆栈和堆吗？
谢谢。
regs->esp = new_esp;
这将初始化CPU的堆栈指针寄存器为操作系统分配给线程堆栈的虚拟地址。
一旦加载了堆栈指针，汇编命令（如pop和push）将改变其值。操作系统负责确保有与虚拟堆栈地址相对应的物理页面 - 在使用大量堆栈内存的程序中，随着程序继续执行，物理页面的数量将增长。每个进程都有一个限制，您可以使用ulimit -a命令找到它（在我的机器上，最大堆栈大小为8MB或2KB页面）。
内核本身是否有自己的主堆栈和堆？
这就是将内核视为进程可能会让人感到困惑的地方。首先，在Linux中，线程具有用户堆栈和内核堆栈。它们基本上是相同的，只有保护和位置不同（内核堆栈用于在内核模式下执行时，用户堆栈用于在用户模式下执行时）。
内核本身没有自己的堆栈。内核代码总是在某个线程的上下文中执行，每个线程都有自己固定大小（通常为8KB）的内核堆栈。当一个线程从用户模式切换到内核模式时，CPU的堆栈指针会相应地更新。因此，当内核代码使用局部变量时，它们存储在执行它们的线程的内核堆栈上。init线程，然后创建其他内核线程并开始初始化用户程序。因此，在系统启动后，CPU的堆栈指针将被初始化为指向init的内核堆栈。kmalloc动态分配内存，它将尝试在内存中找到一个空闲页面 - 其内部实现使用get_zeroed_page。CR3。在进程和线程之间建立关系时，有关内核的有用思考方式
您提供的模型非常简化，但总体上是正确的。同时，将内核视为“母进程”的思考方式并不是最好的，但它仍然有一定意义。我想提出另外两个更好的模型。
将内核视为一种特殊的共享库。与共享库类似，内核在不同进程之间共享。系统调用的执行方式在概念上类似于从共享库中调用例程。在两种情况下，在调用后，您会执行“外部”代码，但是在本地进程的上下文中。并且在两种情况下，您的代码都将基于堆栈继续执行计算。还要注意，在两种情况下，对“外部”代码的调用会导致阻塞您的“本地”代码的执行。在调用返回后，执行将继续从相同的代码点开始，并且具有从执行调用时的堆栈状态相同的状态。但是为什么我们认为内核是一种“特殊”的共享库呢？因为：
a. 内核是每个系统进程共享的“库”。
b. 内核是共享代码部分和数据部分的“库”。
c. 内核是一种特别受保护的“库”。您的进程无法直接访问内核代码和数据。相反，它被迫通过特殊的“调用门”以内核控制的方式调用内核。
d. 在系统调用的情况下，您的应用程序将在虚拟连续堆栈上执行。但实际上，此堆栈将由两个分离的部分组成。一个部分在用户模式下使用，第二部分将在进入内核时逻辑上附加到您的用户模式堆栈顶部，并在退出时取消附加。
另一种有用的思考计算机中计算组织的方式是将其视为不具备虚拟内存支持的“虚拟”计算机网络。您可以将进程视为只执行具有对所有内存的访问权限的单个程序的虚拟多处理器计算机。在这个模型中，每个“虚拟”处理器都将由执行线程表示。就像您可以拥有具有多个处理器（或具有多核处理器）的计算机一样，您可以在进程中同时运行多个线程。就像在计算机中所有处理器都共享对物理内存池的访问一样，在您的进程中，所有线程共享对同一虚拟地址空间的访问。并且就像单独的计算机彼此物理隔离一样，您的进程也是逻辑上隔离的。在这个模型中，内核由具有直接连接到网络中每台计算机的服务器代表。类似于网络服务器，内核有两个主要目的：
a. 服务器将所有计算机组装成单个网络。类似地，内核提供了一种进程间通信和同步的手段。内核作为中间人来调解整个通信过程（传输数据，路由消息和请求等）。
b. 像服务器为每台连接的计算机提供某些服务一样，内核为进程提供一组服务。例如，就像网络文件服务器允许计算机读取和写入位于共享存储上的文件一样，您的内核允许进程使用本地存储执行相同的操作。
系统中每个线程都有单独的内核栈。这是大多数基于单体内核的著名操作系统（包括Windows、Linux、Unix和MacOS）采用的方法。 虽然这种方法在内存方面会带来显着的开销并恶化缓存利用率，但它提高了内核的抢占能力，这对于长时间运行系统调用的单体内核尤其重要，特别是在多处理器环境下。 实际上，很久以前，Linux只有一个共享的内核栈，并且整个内核都被大内核锁所覆盖，这限制了可以同时执行系统调用的线程数量，仅为一个线程。 但是，Linux内核开发人员很快意识到，阻塞想要知道其PID的一个进程的执行，因为另一个进程已经开始通过非常慢的网络发送一个大数据包，这是完全低效的。
一个共享的内核栈。 对于微内核来说，权衡是非常不同的。 小内核加上短系统调用允许微内核设计者坚持使用单个内核栈的设计。 在证明所有系统调用都非常短的情况下，他们可以从改进的缓存利用率和较小的内存开销中受益，但仍然保持系统的响应性水平。
系统中每个处理器都有一个内核栈。 即使在微内核操作系统中，一个共享的内核栈也会严重影响整个操作系统在多处理器环境下的可扩展性。 因此，设计者经常采用上述两种方法之间的妥协方案，并为系统中的每个处理器（处理器核心）保留一个内核栈。 在这种情况下，他们可以从良好的缓存利用率和小的内存开销中受益，这比线程级别的栈方法要好得多，并略差于单个共享栈方法。 同时，他们还可以从系统的良好可扩展性和响应性中受益。
谢谢。
kthread）都是线程。此外，一个用户模式线程实际上会有多个堆栈：一个在用户模式下，另一个在内核中。 - Jonathon Reinhart